JP2008259934A - 液状樹脂の塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウェーハ等の円形状の基板の表面または裏面に液状樹脂を塗布するにあたって、被塗布面に塗布されずに落下した樹脂を容易に除去する。
【解決手段】塗布装置１０に樹脂受けパン１３を設け、樹脂受けパン１３内に水を供給する。スロットダイ６０のスロット６２は、チャックテーブル２０上に保持された基板１へ樹脂を排出する。このとき、基板１が塗布開始位置から塗布終了位置まで移動することで、基板１上に樹脂が塗布されるとともに、落下領域４周辺に排出された樹脂が樹脂受けパン１３内に落下する。樹脂受けパン１３は、樹脂受けパン１３内の水Ｗで落下した樹脂を受ける。樹脂が混合した水Ｗを排水口１３ａから排出受け１５へ排出することにより樹脂受けパン１３内から樹脂が除去される。
【選択図】図３

Description

本発明は、スロットダイによって液状樹脂を円形状の基板の表面あるいは裏面に塗布するに採用して好適な塗布装置に関する。

近年の半導体デバイス技術においては、ＭＣＰ（マルチ・チップ・パッケージ）やＳｉＰ（システム・イン・パッケージ）といった複数の半導体チップを積層して接合した積層型パッケージが、高密度化や小型化を達成する上で有効に利用されている。このような技術においてチップどうしを接合するには、チップの裏面に形成した接着剤層を利用しており、接着剤層としては、ＤＡＦ（Die Attach Film）と呼ばれる樹脂製の接着フィルムが一般的である。このＤＡＦは、多数の半導体チップが形成されている半導体ウェーハの裏面に貼られ、該ウェーハに形成されている切断予定ラインに沿って半導体ウェーハを切断、分割して半導体チップに個片化する際に、同時に切断されて半導体チップの裏面に貼着された状態とされる。

接着フィルムの貼着方法としては、例えば、ローラと基板との間に接着フィルムを挟み、ローラを押し当てることで基板に接着フィルムを貼着する方法がある。この場合、接着フィルムは、半導体ウェーハの裏面に貼着された後、円形状である半導体ウェーハの形状に合わせて周縁部が切除される。また、予め円形状にカットされている接着フィルムを用いる場合もある。接着フィルムの膜厚としては、５〜６０μｍ程度が好ましく、半導体チップの積層条件などにより、膜厚を変化させる必要がある（特許文献１等参照）。

半導体チップへの接着剤層の形成方法としては、半導体ウェーハに樹脂フィルムを貼着させる方法以外に、液状の樹脂を塗布する方法もある。この液状の樹脂の塗布方法としては、回転させたウェーハの中心に滴下した樹脂を遠心力により全面に行き渡らせて塗布するスピンコート法や、スロットダイを用い、このスロットダイのスロットから樹脂を排出しながら塗布する方法などがある（特許文献２等参照）。

特開２００３−３２４０８０号公報 特開平９−２８５７５９号公報

上記樹脂フィルムは、通常、長尺な帯状に成形されたものがロール状に巻かれて蓄積されている。このような樹脂フィルムは、粘着性能や保存性能などがロール状に巻かれた状態で維持できなければならない。そのため、樹脂フィルムは、樹脂をフィルム状に形成して、ロール状に巻くことを考慮して作製しなければならず、液状のまま保存できる液状樹脂に比べ付加要素を多数加えて作製する必要がある。その結果、樹脂フィルムは液状樹脂に比べコストが上昇してしまう。

一方、スロットダイによって塗布する方法は液状の樹脂を使用するため、上記のようにフィルム状にする場合の理由では、コストの上昇は生じない。しかしながら、円形状の半導体ウェーハに対して直線的に移動させて塗布することにより、移動の過程において、樹脂が塗布される面（被塗布面）から外れたスロットから排出される樹脂は塗布されずに、そのまま装置自体へ落下してしまう。これにより、装置から樹脂を除去する必要が生じ、その結果、メンテナンスにかかる時間が長期化して生産効率の低下を招くおそれがある。

よって本発明は、半導体ウェーハ等の円形状の基板の表面または裏面に液状樹脂を塗布するにあたって、被塗布面に塗布されずに落下した樹脂を容易に除去することができ、結果としてメンテナンス時間を短縮し生産効率の向上を図ることができる液状樹脂の塗布装置を提供することを目的としている。

本発明の液状樹脂の塗布装置は、円形状の基板を、基板の一の面が露出し、かつ略水平な状態に保持する保持手段と、液状の樹脂を排出するスロットが、基板の直径と同等か、もしくは基板の直径を超える長さを有し、そのスロットが、保持手段に保持された基板の上方に、基板と平行で、かつ基板の直径に対応するように対向配置されるスロットダイと、保持手段とスロットダイとを、スロットに略直交し、かつ略水平な方向に相対移動させる移動手段と、移動手段により保持手段に保持された基板の一の面にスロットダイのスロットから樹脂の塗布が開始される塗布開始位置から樹脂の塗布が終了する塗布終了位置までスロットダイと保持手段とを相対移動させるときに、スロットから排出される樹脂を受ける樹脂受けパンとを具備することを特徴としている。

本発明の塗布装置によれば、スロットダイのスロットから樹脂が排出されて、そのスロットダイの直下を保持手段に保持された円形状の基板が相対的に通過することで、樹脂が基板に塗布される。このとき、基板に塗布されずに落下した樹脂は樹脂受けパンで受けられる。このため、樹脂の付着を樹脂受けパン内に抑えることができ、装置の他の部分への樹脂による汚染を抑えることができる。よって、メンテナンスを容易にし、メンテナンスの作業時間を短縮させることができる。

本発明の塗布装置の樹脂受けパン内には、水が供給されることが好ましい。この形態によれば、スロットダイのスロットから排出され、保持手段に保持された基板に塗布されずに落下した樹脂は、パン内の水に落下して水と混合した状態となる。この混合水を排出することにより、樹脂をより容易に排出させることができる。パン内に供給される水は、例えば一定量を貯留しておき、定期的に排出される。また、常に供給しながら排出するようにして流水の状態にしてもよい。

本発明によれば、液状樹脂を使用して基板の接着剤層の形成を行うとともに、塗布装置に、スロットから排出される液状樹脂を受ける樹脂受けパンを具備し、そのパン内に水を供給することで、基板へ塗布されずに落下した樹脂を装置へ付着させずに容易に除去することができ、その結果、メンテナンス時間を短縮し、生産効率の向上が図れるといった効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］塗布装置の構成
図１は、本発明に係る液状樹脂の塗布装置を示している。この塗布装置１０は、円盤状の基板の表面または裏面に所定の液状の樹脂を塗布するものである。樹脂は、前述のＤＡＦとなる接着剤用の樹脂などであり、目的や用途によって、基板の表面または裏面に塗布される。本実施形態では基板として半導体ウェーハ（以下、ウェーハと略称する）１を例示している。ウェーハ１は、その表面に多数のチップ２が格子状に区画されて形成されているものであり、チップ２の表面には、ＩＣやＬＳＩ等の図示せぬ電子回路が形成されている。図１ではウェーハ１は裏面側を上にした状態であり、したがってチップ２は破線で示している。また、ウェーハ１の周面の所定箇所には、半導体の結晶方位を示すＶ字状の切欠き（ノッチ）３が形成されている。なお、図１のＸ方向およびＹ方向は互いに直交する水平な方向を示し、Ｚ方向は水平面に直交する鉛直方向を示している。

塗布装置１０は、Ｙ方向に長い長方形状の基台１１を有しており、この基台１１上には、支持枠１２を介して樹脂受けパン１３が設置されている。支持枠１２および樹脂受けパン１３はともに矩形状で、支持枠１２の内部は空間とされている。その支持枠１２内には外部から排水管１５が挿入されており、この排水管１５は、樹脂受けパン１３の隅に形成された排水口１３ａに接続されている。基台１１のＸ方向の一側面には、排水管１５からの排水を受ける排水受け１４が配設されている。樹脂受けパン１３の内側には、ウェーハ１が水平に保持されるようになっている。樹脂受けパン１３は、本発明に係るものであり後で詳述する。

図２に示すように、基台１１上には、長手方向（Ｙ方向）に延びる一対のガイドレール３０が設置されており、各ガイドレール３０には、一対のＹ軸スライダ３１がＹ方向に摺動自在に取り付けられている。都合４つのＹ軸スライダ３１は、上面に固定されたＹ軸移動ベース３２によって連結されている。Ｙ軸移動ベース３２は、基台１１に回転可能に支持されたＹ方向に延びるボールねじ３３と、このボールねじ３３を正逆回転させるパルスモータ３４（図１参照）とにより、ガイドレール３０に沿ってＹ方向に移動させられる。ボールねじ３３は、ガイドレール３０間に配されており、Ｙ軸移動ベース３２に螺合している。また、ボールねじ３３は、回転自在ではあるが軸方向には移動不能とされている。Ｙ軸移動ベース３２は、パルスモータ３４が作動してボールねじ３３が回転すると、その回転方向に応じたＹ方向に、ガイドレール３０に沿って移動するようになっている。上記支持枠１２および樹脂受けパン１３は、Ｙ軸移動ベース３２に固定されており、Ｙ軸移動ベース３２と一体にＹ方向に移動するようになっている。

支持枠１２の移動方向両端部には蛇腹状のカバー１６ａ，１６ｂの一端がそれぞれ取り付けられている。これらカバー１６ａ，１６ｂの他端は、基台１１上にそれぞれ対向配置されている壁部１７ａ、１７ｂ内壁面に、それぞれ取り付けられている。これら、カバー１６ａ，１６ｂは、支持枠１２の移動路を覆い、その移動路に樹脂等が落下することを防ぐもので、支持枠１２の移動に伴って伸縮する。また、上記排水受け１４は、支持枠１２と一体にＹ方向に移動する排水管１５の移動を阻害しない長さに設定されている。

ウェーハ１は、図３に示す円盤状のチャックテーブル２０の上面に、樹脂の被塗布面が露出する状態で、同心状に保持される。チャックテーブル２０は一般周知の真空チャック式のものであり、水平な上面に、ウェーハ１を吸着、保持する多孔質の吸着エリア２１が形成されている。この吸着エリア２１は、チャックテーブル２０の外形をなす円盤状の枠体２２の上面に形成された浅い凹部２２ａに嵌合されている。吸着エリア２１を囲む枠体２２の環状の上面は、吸着エリア２１の上面と同一平面とされている。チャックテーブル２０は、その下面の中心にテーブルベース２３を有している。テーブルベース２３は、Ｙ軸移動ベース３２の中央部に立設されている。このテーブルベース２３は樹脂受けパン１３の底部を貫通しており、その貫通部分は水漏れを防ぐようにシール処理されている。チャックテーブル２０上に同心状に吸着、保持されるウェーハは、チャックテーブル２０の直径よりも大きい直径を有し、かつ、樹脂受けパン１３の内側に収まる大きさのものとされる。

図１に示すように、基台１１上の樹脂受けパン１３の周囲であってＸ方向の一端側には、コラム４１が立設されており、このコラム４１の前面（樹脂受けパン１３側の面）に、ウェーハ１に樹脂を塗布するスロットダイ６０が、昇降自在に設けられている。スロットダイ６０は、図２に示すボールねじ式の昇降機構５０によって昇降させられる。

昇降機構５０は、コラム４１の内部にＹ方向に離間して設けられたＺ方向に延びる一対のリニアガイド５１と、これらリニアガイド５１間に配されたＺ方向に延びるボールねじ５２とを備えている。各リニアガイド５１には、それぞれスライダ５２が摺動自在に装着されており、これらスライダ５２は、スライダベース５３によって連結されている。スライダベース５３の背面にはブロック５４が固定されており、このブロック５４に、ボールねじ５５が螺合して貫通している。ボールねじ５５は図示せぬモータによって回転し、ボールねじ５５が回転すると、その回転方向に応じてブロック５４、およびこのブロック５４と一体のスライダベース５３が、各リニアガイド５１に沿って上昇したり下降したりするようになっている。

図１に示すように、コラム４１の前面には開口４２が形成されており、この開口４２は、スライダベース５３以外の昇降機構５０を覆うスライドカバー４３によって塞がれている。このスライドカバー４３は、スライダベース５３の上下の端部に取り付けられており、スライダベース５３の上下動に伴って伸縮する構成となっている。

図２に示すように、スロットダイ６０は、昇降機構５０を構成するスライダベース５３の前面に、Ｘ方向に延びるアーム５９を介して取り付けられている。スロットダイ６０は、所定長さを有するバー状のダイブロック６１を主体としている。このダイブロック６１の断面形状は、矩形の下側が三角形状に突出した五角形を呈しており、長手方向に沿って峰状に延びる下端の突端縁に、樹脂の排出口であるスロット６２（図４参照）形成されている。このスロット６２は、ダイブロック６１のほぼ全長にわたる長さを有している。スロット６２からは樹脂が帯状に排出されるが、その樹脂を被塗布面に一様に押さえ付けるブレードやローラといった塗布部材が、スロット６２の片側に配されてダイブロック６１に取り付けられている。

上記構成のスロットダイ６０は、ダイブロック６１の長手方向をＸ方向と平行にしてアーム５９の先端に取り付けられており、昇降機構５０によってアーム５９とともに昇降させられるようになっている。スロットダイ６０には、ダイブロック６１内に液状の樹脂を供給する図示せぬ樹脂供給手段が設けられている。この樹脂供給手段は、スロットダイ６０の昇降に追従できるようになされている。

スロットダイ６０は下降することによりチャックテーブル２０上に保持されたウェーハ１に近接して平行に対向し、ウェーハ１の被塗布面とスロット６２との間隔が樹脂の塗布に適した間隔になった高さで、スロットダイ６０は停止させられる。この塗布状態において、Ｘ方向に延びるスロットダイ６０のスロット６２は、チャックテーブル２０の直径方向に延び、かつ先端側および基端側（アーム５９側）の端部がチャックテーブル２０上に同心状に保持されるウェーハ１の外周縁上に至るように配置される。

このようにして、スロットダイ６０のスロット６２は、チャックテーブル２０上に同心状に保持されるウェーハ１の直径に対応するように、長さおよび配置が設定される。この設定の必須条件は、図４（ａ）に示すように、スロット６２の長さがウェーハ１の直径と同等であって、スロット６２の基端（図で左端）および先端（図で右端）がウェーハ１の外周縁に一致している形態である。

この他には、スロット６２がウェーハ１の直径よりも長い場合の３つの形態が考えられる。１つは図４（ｂ）に示すように、スロット６２の先端がウェーハ１の外周縁１Ａに一致し、かつ基端側がウェーハ１の外周縁１Ｂよりも外側に出ている形態であり、２つ目は、図４（ｃ）に示すように、スロット６２の先端側がウェーハ１の外周縁１Ａを通過し、かつ基端がウェーハ１の外周縁１Ｂに一致している形態である。さらに３つ目は、図４（ｄ）に示すように、スロット６２の両端側いずれもが、ウェーハ１の外周縁１Ａ、１Ｂを通過している形態である。

[２]樹脂受けパン
樹脂受けパン１３の内部には、図３に示すようにウェーハ１に塗布されずに落下する樹脂を受ける水Ｗが貯留される。この水は、排水管１５の途中などに設けられるバルブを開くことで、排水口１３ａから適宜なタイミングで排水受け１４へ排水され、廃液処理設備などに送られる。排出後、樹脂受けパン１３内の水は排出された水量分減少してしまうので、水を加えて一定量にしておく。なお、樹脂受けパン１３内に水を供給する方法として、水供給装置などを用いて、常に樹脂受けパン１３内へ水を供給して、樹脂受けパン１３内から水を排出する流水式としてもよい。その場合、樹脂受けパン１３内の水を排出口１３ａから排出し続けることで、落下した樹脂が樹脂受けパン１３内から常に除去されるため、樹脂受けパン１３内の水Ｗを比較的きれいな状態に保つことができ、かつバルブの開閉作業が不要になる。

図４に示すように、スロット６２から排出された樹脂が必ず樹脂受けパン１３内に落下する落下領域４の広さは、スロットダイ６０の長さまたはウェーハ１の直径に応じて変化する。樹脂受けパン１３の大きさは、落下領域４をカバーするに十分な面積を有している。

[３]塗布装置の動作
以上が本実施形態の塗布装置１０の構成であり、続いて該装置１０の動作を説明する。
まずはじめに、チャックテーブル２０を予め真空運転させておき、このチャックテーブル２０上に、樹脂の塗布が必要とされる被塗布面（表面または裏面）を上に向けて露出させたウェーハ１を、同心状に載置する。図１および図３では、多数のチップ２が形成された裏面が被塗布面とされている。ウェーハ１は載置と同時にチャックテーブル２０の吸着エリア２１上に吸着、保持される。続いて、チャックテーブル２０を、ウェーハ１へ樹脂の塗布を開始する位置である塗布開始位置に移動させる。

次いで、図５（ａ）に示すように昇降機構５０によってスロットダイ６０を下降させ、ウェーハ１の被塗布面に対してスロット６２が適宜間隔離れた位置になった高さで、スロットダイ６０を停止させる。スロットダイ６０に液状の樹脂を供給し、パルスモータ３４を作動させてチャックテーブル２０を移動させる。樹脂はスロット６２から圧力がかかった状態で帯状に排出され、塗布部材でウェーハ１の被塗布面に押さえ付けられながら、図５（ｂ）に示すようなＹ方向に移動するウェーハ１の被塗布面上に一様に塗布される。ウェーハ１が１度Ｙ方向に移動する間に樹脂は被塗布面の全面に塗布されるが、塗布厚さ等の条件により、必要に応じてウェーハ１は移動速度を変化させる。また、チャックテーブル２０の移動速度は、例えば１〜１０ｍｍ／秒とされるが、塗布する樹脂の粘度や塗布厚さに応じて適宜に調整される。

図５（ｃ）に示すように、チャックテーブル２０が樹脂の塗布が終了する塗布終了位置まで移動し、必要な膜厚を得られたら、スロット６２からの樹脂の排出を停止させるとともにチャックテーブル２０の移動を停止させ、スロットダイ６０を退避位置まで上昇させて、樹脂の塗布を終える。樹脂の塗布中にウェーハ１の外周縁から余剰の樹脂が落下するが、その落下する樹脂は樹脂受けパン１３内の水で受けられ、適宜排水受け１４に排水される。これによって粘度の高い樹脂を用いた場合であっても、その落下した樹脂を円滑に排出させることができる。樹脂が塗布されて必要な樹脂膜が形成されたウェーハ１は、樹脂膜の硬化処理等の後処理がなされる。その後処理は、引き続きチャックテーブル２０上でなされるか、またはチャックテーブル２０から取り上げられて所定の場所に運搬されて行われる。

［４］本実施形態の作用効果
上記実施形態によれば、樹脂受けパン１３を設け、この樹脂受けパン１３内に水を供給することで、ウェーハ１に樹脂を塗布する際にウェーハ１の周囲から落下した樹脂を容易に除去することができる。よって、メンテナンスの時間を短縮することができ、生産効率の向上を図ることができる。なお、図４（ａ）に示すようにスロットダイ６０のスロット６２の長さがウェーハ１の直径と同等で直径に対応して配置されている形態では、図４（ｂ）〜（ｄ）に比べ落下領域４が狭いため、スロット６２から排出された樹脂が樹脂受けパン１３内に落下する量が比較的少なくなる。そのため、ウェーハ１の直径に対するスロット６２の余剰長さをできるだけ小さくなるように調整することにより、樹脂の使用量を最小限に抑えることができる。

本発明の樹脂受けパンを備える塗布装置の斜視図である。 図１に示す塗布装置のスロットダイの昇降機構およびチャックテーブルの移動機構を示した斜視図である。 樹脂受けパン内に水が供給されている状態を示した側面図である。 ウェーハに対するスロットダイのスロットの位置関係を模式的に示す図である。 図１に示す塗布装置によって、ウェーハに樹脂が塗布される様子を示した側面図である。

符号の説明

１…ウェーハ（基板）
１３…樹脂受けパン
３０…ガイドレール（移動手段）
３１…Ｙ軸スライダ（移動手段）
３２…Ｙ軸移動ベース（移動手段）
３３…ボールねじ（移動手段）
３４…パルスモータ（移動手段）
６０…スロットダイ
６２…スロット

Claims (2)

1. 円形状の基板を、該基板の一の面が露出し、かつ略水平な状態に保持する保持手段と、
   液状の樹脂を排出するスロットが、前記基板の直径と同等か、もしくは基板の直径を超える長さを有し、そのスロットが、前記保持手段に保持された基板の上方に、該基板と平行で、かつ該基板の直径に対応するように対向配置されるスロットダイと、
   前記保持手段と前記スロットダイとを、前記スロットに略直交し、かつ略水平な方向に相対移動させる移動手段と、
   前記保持手段に保持された基板の前記一の面に前記スロットダイの前記スロットから樹脂の塗布が開始される塗布開始位置から樹脂の塗布が終了する塗布終了位置まで前記スロットダイと前記保持手段とを前記移動手段により相対移動させるときに、前記スロットから排出される樹脂を受ける樹脂受けパンとを具備することを特徴とする液状樹脂の塗布装置。
2. 前記樹脂受けパン内に水が供給されることを特徴とする請求項１に記載の液状樹脂の塗布装置。

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